JP6367376B2 - 安全なネットワーク通信のためのカオス・ベースの同期 - Google Patents
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Description
一般化ローレンツ・システム(GLS):一般化されたローレンツ正準形
連続時間でのGLSのための同期アルゴリズム
ηl,iは、n個の近傍ノードをもつノードのi番目の近傍ノードの変数ηlであるとする。
GLS離散時間実装のための同期アルゴリズム
ηl,iは、i番目の近傍ノードから同期メッセージが受信されるときの変数ηlであるとする。GLSの状態は次のように更新される。
実施例3では、実施例1または2の前記送信論理は、前記第二のメッセージを前記第二のノードにオープンなチャネルを介して送る。
Claims (23)
- 装置であって:
同期部分およびデータ部分を含む第一のメッセージの前記同期部分を第一のノードから受領し、当該装置を前記第一のノードと同期させるために前記同期部分を使って一組の状態情報を生成する第一論理と;
前記一組の状態情報を使って前記データ部分を解読して解読されたメッセージを取得し、該解読されたメッセージを当該装置の消費論理に提供する第二論理とを有しており、
前記同期は、前記一組の状態情報を表わす変数z1,z2,z3およびシステム・パラメータλ1,λ2,λ3、τに関する一般化ローレンツ・システム
z1=(λ1η1+η2)/(λ1−λ2)
z2=(λ2η1+η2)/(λ1−λ2)
z3=(τ+1)η12/(2(λ1−λ2))
によって関連付けられる変数η1,η2,η3を用いて、
または
に基づいてη1,η2,η3を、よってz1,z2,z3を時間発展させることにより実現され、
η 1,new ,η 2,new ,η 3,new はそれぞれη1,η2,η3更新後の値であり、
τ s は更新間の時間であり、
l1,l2およびρは利得パラメータであり、
eは当該装置におけるη1と、n個の近傍ノードiから受領したη1の値η 1,i をも含む平均との間の誤差を表わし、
η1=z1−z2が前記同期部分である、
装置。 - 前記消費論理によって生成された第二の暗号化されていないメッセージを、前記一組の状態情報を用いて暗号化して、第二の暗号化されたメッセージを生成する第三論理と;
前記一組の状態情報の少なくとも一部から形成された同期部分および前記第二の暗号化されたメッセージから形成されたデータ部分をもつ第二のメッセージを第二のノードに送る送信論理とをさらに有する、
請求項1記載の装置。 - 前記送信論理は、前記第二のメッセージを前記第二のノードにオープンなチャネルを介して送る、請求項2記載の装置。
- 前記第三論理は、前記第二の暗号化されていないメッセージに対応する第一入力および前記一組の状態情報に対応する第二入力を有する可逆な非線形関数を介して前記第二の暗号化されていないメッセージを暗号化する、請求項2記載の装置。
- 前記同期部分はカオス的システムのフェーズη1を含み、前記一組の状態情報は前記カオス的システムの完備な状態を含む、請求項1記載の装置。
- 前記第一のメッセージは前記第一のノードからオープンなチャネルを介して通信される、請求項1記載の装置。
- 前記近傍ノードが、実質的に共通のカオス的システムの状態を有する、請求項1記載の装置。
- 当該装置における生成された前記一組の状態情報が、前記第一のメッセージの前記データ部分を暗号化するために前記第一のノードにおいて使われた第二の一組の状態情報と少なくとも実質的に同じである、請求項1記載の装置。
- 生成された前記一組の状態情報および前記第二の一組の状態情報が秘密の鍵なしに導出される、請求項8記載の装置。
- 受信器ノードにおいて送り側ノードからメッセージを受領する段階と;
前記メッセージをパースして、前記メッセージの同期部分をカオス的システム論理に送り、前記メッセージの暗号化された部分を解読論理に送る段階と;
前記カオス的システム論理において、前記同期部分を使って前記受信器ノードの同期を更新する段階であって、少なくとも部分的には前記同期部分に基づいてカオス的システムの状態を計算することを含む、段階と;
前記解読論理において、前記カオス的システムの前記状態を使って前記暗号化された部分を解読する段階とを含む方法であって、
前記カオス的システムは、前記状態を表わす変数z1,z2,z3およびシステム・パラメータλ1,λ2,λ3、τに関する一般化ローレンツ・システム
z1=(λ1η1+η2)/(λ1−λ2)
z2=(λ2η1+η2)/(λ1−λ2)
z3=(τ+1)η12/(2(λ1−λ2))
によって関連付けられる変数η1,η2,η3を用いて、
に基づいてη1,η2,η3を、よってz1,z2,z3を時間発展させることにより実現され、
η 1,new ,η 2,new ,η 3,new はそれぞれη1,η2,η3更新後の値であり、
τ s は更新間の時間であり、
l1,l2およびρは利得パラメータであり、
eは前記受信器ノードにおけるη1と、n個の近傍ノードiから受領したη1の値η 1,i をも含む平均との間の誤差を表わし、
η1=z1−z2が前記同期部分である、
方法。 - 前記カオス的システムの状態を使って逆にされた非線形関数に従って前記暗号化された部分を解読することをさらに含む、請求項10記載の方法。
- 暗号化論理において、前記カオス的システムの状態を使ってデータを暗号化して、第二の暗号化された部分を生成する段階と;
前記カオス的システム論理において、前記カオス的システムの状態を使って第二の同期部分を生成する段階と;
前記受信器ノードから、前記第二の同期部分および前記第二の暗号化された部分を含む第二のメッセージを送信する段階とを含む、
請求項10記載の方法。 - 前記第二の暗号化された部分を、前記カオス的システムの状態を使って非線形関数に従って暗号化することをさらに含む、請求項12記載の方法。
- 前記第二のメッセージを前記受信器ノードとは別のノードにオープンな無線チャネルを介して送ることをさらに含む、請求項12記載の方法。
- 請求項10ないし14のうちいずれか一項記載の方法を実行する手段を有する装置。
- コンピュータに請求項10ないし14のうちいずれか一項記載の方法を実行させるためのコンピュータ・プログラム。
- 請求項16記載のコンピュータ・プログラムを記憶している機械可読記憶媒体。
- 第一ノードおよび該第一ノードに結合された第二ノードを有するシステムであって:
前記第一ノードは、前記第二ノードから同期部分およびデータ部分を含む第一メッセージの前記同期部分を受領し、前記同期部分を使ってカオス的システムの第一の組の状態情報を生成する第一手段と、前記第一の組の状態情報を使って前記データ部分を解読する第二手段とを含み、前記第一メッセージは前記第二ノードからオープンなチャネルを介して通信されるものであり、
前記第二ノードは、前記カオス的システムの第二の組の状態情報を使って、関数に従って前記第一メッセージの前記データ部分を暗号化する関数手段であって、前記第二の組の状態情報は少なくとも実質的に前記第一の組の状態情報と等価である、手段と、前記第一メッセージを前記第一ノードに、前記第二の組の状態情報の少なくとも一部から形成された前記同期部分とともに送る送信手段とを含み、
前記カオス的システムは、前記第一の組の状態情報を表わす変数z1,z2,z3およびシステム・パラメータλ1,λ2,λ3、τに関する一般化ローレンツ・システム
z1=(λ1η1+η2)/(λ1−λ2)
z2=(λ2η1+η2)/(λ1−λ2)
z3=(τ+1)η12/(2(λ1−λ2))
によって関連付けられる変数η1,η2,η3を用いて、
または
η 1,new ,η 2,new ,η 3,new はそれぞれη1,η2,η3更新後の値であり、
τ s は更新間の時間であり、
l1,l2およびρは利得パラメータであり、
eは前記第一ノードにおけるη1と、前記第一ノードのn個の近傍ノードiから受領したη1の値η 1,i をも含む平均との間の誤差を表わし、
η1=z1−z2が前記同期部分である、
システム。 - 当該システムが前記第一ノードおよび第二ノードを含むノードの無線ネットワークを有する、請求項18記載のシステム。
- 前記無線ネットワークは身体エリア・ネットワークを含み、前記第一ノードおよび第二ノードはセンサーを含む、請求項19記載のシステム。
- 当該システムが、前記第一ノードおよび第二ノードを含む複数のセンサーを有するセンサー・ネットワークと、前記複数のセンサーからメッセージを受領し、それからレポートを生成し、該レポートを暗号化し、該レポートを前記センサー・ネットワークの外部の中央システムに通信する収集システムとを有する、請求項20記載のシステム。
- 受信器ノードにおいて送り側ノードからメッセージを受領する手段と;
前記メッセージを同期部分および暗号化部分にパースする手段と;
前記同期部分を使って前記受信器ノードの同期を更新する手段であって、少なくとも部分的には前記同期部分に基づいてカオス的システムの状態を計算する手段を含む、手段と;
前記カオス的システムの前記状態を使って前記暗号化部分を解読する解読手段とを有する装置であって、
前記カオス的システムは、前記状態を表わす変数z1,z2,z3およびシステム・パラメータλ1,λ2,λ3、τに関する一般化ローレンツ・システム
z1=(λ1η1+η2)/(λ1−λ2)
z2=(λ2η1+η2)/(λ1−λ2)
z3=(τ+1)η12/(2(λ1−λ2))
によって関連付けられる変数η1,η2,η3を用いて、
または
η 1,new ,η 2,new ,η 3,new はそれぞれη1,η2,η3更新後の値であり、
τ s は更新間の時間であり、
l1,l2およびρは利得パラメータであり、
eは前記受信器ノードにおけるη1と、n個の近傍ノードiから受領したη1の値η 1,i をも含む平均との間の誤差を表わし、
η1=z1−z2が前記同期部分である、
装置。 - 前記カオス的システムの状態を使ってデータを暗号化して、第二の暗号化部分を生成する手段と;
前記カオス的システムの状態を使って第二の同期部分を生成する手段と;
前記第二の同期部分および前記第二の暗号化部分を含む第二のメッセージを前記受信器ノードから送信する手段とをさらに有する、
請求項22記載の装置。
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